現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在沈陽(yáng)仙女河污水處理中的應(yīng)用

無(wú)人值守。污水處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體。若人體不慎吸入硫化氫氣體，便會(huì)發(fā)生急性硫化氫中毒事故，甚至引起死亡。面對(duì)不能回避的風(fēng)險(xiǎn)，除了增加相應(yīng)的防護(hù)措施之外，更重要的是盡可能的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)人值守運(yùn)行。
擴(kuò)展和升級(jí)性。水資源的日益短缺、水污染問(wèn)題的日益凸顯，使得人們對(duì)污水處理的需要越來(lái)越廣泛、要求也越來(lái)越高，系統(tǒng)可以通過(guò)擴(kuò)展和升級(jí)控制系統(tǒng)，從而快速、低成本的實(shí)現(xiàn)工藝的優(yōu)化、系統(tǒng)性能的提高。因而，污水處理控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和易升級(jí)性，就成為了污水處理系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的前提。
針對(duì)仙女河污水處理廠的具體情況，其全廠控制系統(tǒng)全部選擇的是西門子過(guò)程控制技術(shù)，電磁流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器和超聲波液位計(jì)等均采用的是西門子PI過(guò)程儀表；一期和二期的自控及儀表工程均是與上海西門子工業(yè)自動(dòng)化有限公司（SIAS）簽訂的交鑰匙總包合同，一期工程自控系統(tǒng)采用SIMATICPLC及WinCC；二期工程采用SIMATICPCS 7DCS控制系統(tǒng)。
談到對(duì)西門子過(guò)程控制技術(shù)的執(zhí)著，仙女河污水處理廠中控室孫科長(zhǎng)說(shuō)道：“不僅僅是為了保證系統(tǒng)的連續(xù)性和兼容性，更重要的是我們已經(jīng)從實(shí)踐中驗(yàn)證了西門子系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。” 而且，由于西門子PCS 7 DCS控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常的情況下，仙女河污水處理廠二期就可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的運(yùn)行模式。

一、二期工程實(shí)施方案

全廠過(guò)程控制系統(tǒng)（圖3）由工程師站、操作員站、I/O卡、各類機(jī)柜和OPC服務(wù)器等設(shè)備組成，全廠I/O總點(diǎn)數(shù)10000多點(diǎn)，一期6000多點(diǎn)，二期5000多點(diǎn)。全廠過(guò)程控制系統(tǒng)利用Siemens SimaticDAT@Monitor技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將生產(chǎn)控制信息向管理層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)布。同時(shí)，利用OPC及SDH通訊技術(shù)將關(guān)鍵的污水水質(zhì)指標(biāo)如進(jìn)出水的流量、pH、COD、SS等指標(biāo)及全廠的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊瘓F(tuán)的數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
其中，一期工程自控系統(tǒng)采用S7-300和S7-400 PLC及WinCC 5.0，整體結(jié)構(gòu)采用WinCC C/S結(jié)構(gòu)，在污水提升泵房及生物濾池配置了三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制子站，三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制子站采用西門子10/100Mbit/s工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)接。

二期工程采用SIMATIC PCS 7控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)分布于中央控制室（圖4）和兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制子站, 通過(guò)開(kāi)放式的工業(yè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)——100M 光纖冗余工業(yè)以太網(wǎng), 將中央控制室內(nèi)的工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)服務(wù)器和現(xiàn)場(chǎng)控制站連接起來(lái),使系統(tǒng)數(shù)據(jù)可在骨干網(wǎng)上高速傳輸, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享?，F(xiàn)場(chǎng)控制站的 SIMATIC S7-400 PLC通過(guò) Profibus-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線與分散型 ET200M I/O站及現(xiàn)場(chǎng)閥門、水泵等設(shè)備相連接, 實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)控制站、中央處理站和分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 (I/O、儀表、閥門等)的循環(huán)數(shù)據(jù)通信, 實(shí)時(shí)采樣現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù), 并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。

升級(jí)改造的“沈陽(yáng)速度”

2009年年末和2010年年初，為了深化節(jié)能減排，提升系統(tǒng)過(guò)程控制能力，沈陽(yáng)振興環(huán)保產(chǎn)業(yè)集團(tuán)對(duì)其旗下的五個(gè)污水處理廠（包括新城子（圖5）和東陵白塔兩個(gè)新建污水處理廠，以及仙女河污水處理廠在內(nèi)的三個(gè)老污水處理廠）進(jìn)行了全面的過(guò)程控制系統(tǒng)的升級(jí)改造工程。